4.玻爾的原子模型能級 (2)

1、2.4 波爾的原子模型 能級尼爾斯亨利克戴維玻爾1885年10月7日-1962年11月18日丹麥物理學(xué)家，哥本哈根大學(xué)碩士/博士，丹麥皇家科學(xué)院院士，曾獲丹麥皇家科學(xué)文學(xué)院金質(zhì)獎?wù)?，英國曼徹斯特大學(xué)和劍橋大學(xué)名譽(yù)博士學(xué)位，1922年獲得諾貝爾物理學(xué)獎。玻爾通過引入量子化條件，提出了玻爾模型來解釋氫原子光譜;提出互補(bǔ)原理和哥本哈根詮釋來解釋量子力學(xué)，他還是哥本哈根學(xué)派的創(chuàng)始人，對二十世紀(jì)物理學(xué)的發(fā)展有深遠(yuǎn)的影響。湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子湯姆孫的棗糕模型粒子散射實(shí)驗(yàn)盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型回顧科學(xué)家對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識史原子不可分割湯姆孫的棗糕模型原子穩(wěn)定性事實(shí)氫光譜實(shí)驗(yàn)否定建立否定建立否定盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型建立

2、出現(xiàn)矛盾出現(xiàn)矛盾?電子繞核運(yùn)動將不斷向外輻射電磁波，電子損失了能量，其軌道半徑不斷縮小，最終落在原子核上,而使原子變得不穩(wěn)定+經(jīng)典理論認(rèn)為事 實(shí)+原子是穩(wěn)定的問題提出：盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說與經(jīng)典電磁理論的矛盾經(jīng)典理論認(rèn)為事 實(shí)由于電子軌道的變化是連續(xù)的，輻射電磁波的頻率等于繞核運(yùn)動的頻率，連續(xù)變化，原子光譜應(yīng)該是連續(xù)光譜原子光譜是不連續(xù)的，是線狀譜盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說與經(jīng)典電磁理論的矛盾（1）了解玻爾原子結(jié)構(gòu)假說的主要內(nèi)容。知道軌道量子化、能級、能量量子化以及基態(tài)、激發(fā)態(tài)的概念；知道原子躍遷的頻率條件。（2）了解玻爾理論對氫光譜的解釋。（3）了解玻爾模型的局限性。學(xué)習(xí)目標(biāo)：一波爾原子結(jié)構(gòu)理論1

3、軌道量子化（1）電子的軌道是量子化的。電子在這些軌道上繞核轉(zhuǎn)動是穩(wěn)定的，不產(chǎn)生電磁輻射，所以原子是穩(wěn)定的。電子的軌道半徑只可能取某些分立的，特定的數(shù)值。軌道半徑不可能介于這些數(shù)值中間的某個值。+分立軌道軌道半徑不斷縮小，最終落在原子核上,而使原子變得不穩(wěn)定學(xué)生活動：1.談?wù)勀闼斫獾摹胺至⒌奶囟ǖ能壍馈薄?分立軌道2.談?wù)勀闼斫獾能壍懒孔踊Ｅc人造衛(wèi)星的軌道一樣嗎?2.定態(tài)：原子中具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)。在不同軌道上運(yùn)動，原子的狀態(tài)是不同的，原子有不同的能量。軌道是量子化的，原子的能量也是量子化的,用E表示思考：原子的能量包括哪些？ 電子繞核運(yùn)動的動能； 電子原子核這個系統(tǒng)具有的勢能。幾個基

4、本概念：能級：這些量子化的能量值叫做能級。定態(tài)：原子中這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)，稱為定態(tài)?；鶓B(tài)：能級最低的狀態(tài)叫做基態(tài)。激發(fā)態(tài)：其他的狀態(tài)叫做激發(fā)態(tài)。3.躍遷問題：電子在定態(tài)軌道上運(yùn)動，不會發(fā)生電磁輻射，為什么我們會觀察到原子光譜？躍遷：原子由一個能量態(tài)變?yōu)榱硪粋€能量態(tài)，稱為躍遷.躍遷是瞬間發(fā)生的，幾乎不需要時間。只要符合一定的條件就可以發(fā)生激發(fā)態(tài)躍 遷電子克服庫侖引力做功增大電勢能，原子的能量增加吸收光子（吸收光譜）電子所受庫侖力做正功減小電勢能，原子的能量減少輻射光子（發(fā)射光譜）光子的發(fā)射和吸收基態(tài)( Em En ) 1.(多選)玻爾在他提出的原子模型中所做的假設(shè)有 A原子處在具有一定能

5、量的定態(tài)中，雖然電子做變速運(yùn)動，但不向外輻射能量B原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓形軌道繞核運(yùn)動相對應(yīng)，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的C電子從一個軌道躍遷到另一個軌道時，輻射（或吸收）一定頻率的光子D電子躍遷時輻射的光子的頻率等于電子繞核做圓周運(yùn)動的頻率ABC當(dāng)堂檢測rn = n2r1En = E1/n2r1 = 0.053 nm （n = 1，2，3，） 玻爾從上述假設(shè)出發(fā)，計算出了氫電子可能的軌道半徑和對應(yīng)的能量值。二、用玻爾原子結(jié)構(gòu)理論解釋氫光譜123軌道與能級相對應(yīng)色光光子能量范圍（eV）紅橙黃綠藍(lán)靛紫1.612.002.002.072.072.142.142.532.532.76

6、2.763.10123450 nE/eV賴曼系（紫外線）巴耳末系（可見光）帕邢系（紅外線）N=1N=2N=3N=4N=5N=6軌道與能級相對應(yīng)成功解釋了氫光譜的所有譜線+玻爾的原子結(jié)構(gòu)理論比較完美的解釋了氫光譜。他用能級躍遷的概念闡明了光譜的吸收和發(fā)射。但是也有它的局限性在解決核外電子的運(yùn)動時成功引入了量子化的觀念同時又應(yīng)用了“粒子、軌道”等經(jīng)典概念和有關(guān)牛頓力學(xué)規(guī)律除了氫原子光譜外，在解決其他問題上遇到了很大的困難三、玻爾原子結(jié)構(gòu)理論的意義氦原子光譜量子化條件的引進(jìn)沒有適當(dāng)?shù)睦碚摻忉寽穼O發(fā)現(xiàn)電子湯姆孫的棗糕模型 粒子散射實(shí)驗(yàn)盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型原子不可割湯姆孫的棗糕模型原子穩(wěn)定性事實(shí)氫光譜實(shí)驗(yàn)盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型出現(xiàn)矛盾?玻爾模型復(fù)雜（氦）原子光譜量子力學(xué)理論玻爾模型出現(xiàn)矛盾原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識史否 定建 立否 定建 立出現(xiàn)矛盾否 定建 立否 定建 立怎樣修改玻爾模型？思想：必須徹底放棄經(jīng)典概念關(guān)鍵：用電子云概念取代經(jīng)典的軌道概念電子在某處單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率 電子云建 立 科 學(xué)模型提出科學(xué)假說觀察與實(shí)驗(yàn)所獲得的事實(shí)2.(多選)一群氫原子處于n4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)它們自發(fā)地躍遷到較低的能級時，下列判斷錯誤的